Enunciado
Física - Física de Sears & Zemansky: Mecânica Volume 1 - 12ª Edição - Hugh D. Young e Roger A. Freedman- Ed: 12º - Capítulo 11.Problemas - Ex. 43
Três forças verticais atuam sobre um avião quando ele está voando a uma altura constante com velocidade uniforme. Essas forças são o peso do avião, uma força aerodinâmica sobre a asa do avião e uma força aerodinâmica sobre a cauda do avião. (As forças aerodinâmicas são realizadas pelo ar que circunda o avião e são forças de reação da força que a asa e a cauda exercem sobre o ar quando o avião voa através do ar.) Para um dado avião leve pesando 6700 N, o centro de gravidade está situado a 0,30 m em frente do ponto no qual a força aerodinâmica vertical atua sobre a asa e a 3,66 m em frente do ponto no qual a força aerodinâmica atua sobre a cauda do avião. Determine o módulo, a direção e o sentido (se para cima ou para baixo) de cada uma das duas forças aerodinâmicas verticais.
Passo 1
Para que o avião permaneça em vôo nivelado, ambos têm:
e
Vamos esboçar o diagrama de corpo livre do avião para esse caso:
Vamos tomar como para cima.
Passo 2
Então, fazendo:
Tomando a direção anti-horária como positiva e tomando torques sobre o ponto em que a força da cauda atua,
Isso implica que:
Passo 3
E
Assumimos que a força da asa estava para cima e a força da cauda estava para baixo. Quando resolvemos para com essas forças, obtivemos valores positivos para eles, o que confirma que eles têm essas direções. Observe que o estabilizador traseiro fornece uma força descendente. Ele não segura a cauda da aeronave, mas serve para combater a torque produzido pela asa. Assim, o equilíbrio, juntamente com o peso, é um fator crucial no carregamento do avião.